復(fù)合土工膜對石油鉆井井場防滲效果的試驗研究

文 華，盧 萍

(西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川綿陽621010)

復(fù)合土工膜是土工復(fù)合材料的一種，是將土工膜和土工織物復(fù)合在一起的產(chǎn)品。它具有十分突出的防滲、防水性能和良好的耐老化能力，在水利、道路等工程中應(yīng)用十分廣泛。

石油鉆井工程中，易發(fā)生井場滲漏問題，不僅造成了土地的污染，也不利于對土地進(jìn)行“復(fù)耕”。這不但浪費了寶貴的土地資源，也提高了工程成本[1]、[2]。針對上述問題，在四川南充某處石油鉆井工程中，應(yīng)用復(fù)合土工膜對井場土地及道路進(jìn)行了處理，并進(jìn)行了相關(guān)試驗以檢驗其具體的防滲效果。

目前，對復(fù)合土工膜應(yīng)用于水利、道路工程中的防滲效果相關(guān)研究較多[3]～[5]。而對于復(fù)合土工膜在石油工程中的應(yīng)用，有關(guān)防滲效果的研究較少[1]、[2]、[6]。對石油鉆井場地的油污滲漏污染問題的治理，既適應(yīng)了國家十二五規(guī)劃綱要中“綜合治污與廢棄物循環(huán)利用”的要求，也響應(yīng)了“農(nóng)林生態(tài)安全與現(xiàn)代林業(yè)”的要求，因此針對復(fù)合土工膜在石油工程中防滲性能的研究，有著重要的現(xiàn)實意義。

本文對井場中加入復(fù)合土工膜所形成的復(fù)合路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了防滲效果的現(xiàn)場觀測及室內(nèi)土樣成份分析，研究了復(fù)合土工膜的防滲效果，以期為復(fù)合土工膜在同類工程中的應(yīng)用提供參考。

1 試驗方法

本試驗中的復(fù)合路面結(jié)構(gòu)施工工藝簡述如下:道路土方開挖→挖填作業(yè)(分層夯實)→土質(zhì)(碎石)地基平整→鋪設(shè)5－8 cm細(xì)沙(防尖石刺破土工膜)→鋪設(shè)復(fù)合土工膜及土工布→土工膜焊接及土工布縫合→在復(fù)合土工膜上鋪設(shè)二灰土20 cm(或砂卵石層20 cm)→養(yǎng)護(hù)七天→碎石面層鋪設(shè)。復(fù)合路面結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本試驗主要通過檢測復(fù)合土工膜本身及其搭接處的防滲效果來進(jìn)行研究，檢測方式為現(xiàn)場觀測以及對焊縫、破損等薄弱處土樣成份的室內(nèi)試驗。本試驗取用柴油對鉆井過程中油污的滲漏情況進(jìn)行模擬。在試驗場區(qū)中復(fù)合路面結(jié)構(gòu)中焊縫處劃定一塊區(qū)域，將柴油潑灑在該區(qū)域內(nèi)，并用標(biāo)準(zhǔn)車碾壓，以加速油污的滲透，10 d后，進(jìn)行現(xiàn)場觀測并取土樣采用氣相色譜法進(jìn)行室內(nèi)土樣成份分析。

圖1 復(fù)合路面結(jié)構(gòu)

氣相色譜法是常用的室內(nèi)滲透性能試驗方法。該方法按固定相不同而分為氣固色譜法與氣液色譜法。因該方法以氣體為流動相，利用物質(zhì)在氣相中傳遞速度快、氣態(tài)樣品中各組分與固定相相互作用次數(shù)多(103～106次)、可以作為固定相的物質(zhì)種類廣，固混合物通過氣相色譜法可以得到良好的分離。最后通過檢測裝置進(jìn)行鑒定，即能較快的給出定性定量結(jié)果。

2 試驗步驟及檢測結(jié)果

2.1 試驗過程

在試驗場區(qū)復(fù)合路面結(jié)構(gòu)焊縫設(shè)置處劃定約1 m×1 m的區(qū)域，將柴油潑灑在該區(qū)域內(nèi)。為加速油污的滲透，采用標(biāo)準(zhǔn)車碾壓。

10 d后，首先移除路面結(jié)構(gòu)，觀察上層土工布是否有油污，再劃開土工布及土工膜露出地基，同時觀察地基表面是否存在油污。之后的土樣采集遵循以下原則進(jìn)行[9](圖2)。

(1)若地基出現(xiàn)明顯油污則需要在漏油中心處地基表面取土樣1個，距離地基表面10～20 cm深度處取土樣1個以及距漏油中心4個方向約20 cm處地基表面各取土樣1個，共計6個土樣，所取土樣均約250 g;

(2)若地基無明顯油污，則在區(qū)域中心地基表面以及距離地基表面10～20 cm深度處各取土樣1個，距漏油中心某個方向約20 cm處地基表面取土樣1個，共計3個土樣;

圖2 取土樣過程

(3)土樣選取后應(yīng)迅速裝入備好的塑料袋中，并立即封密實;

(4)將土樣帶回室內(nèi)實驗室，進(jìn)行廢液含量檢測，從而推算膜下土層中廢液的滲入量，進(jìn)而計算其滲透系數(shù)，以此對復(fù)合土工膜的防滲效果進(jìn)行評價。

2.2 檢測結(jié)果

將選取的土樣運送至西南科技大學(xué)分析測試中心進(jìn)行成份分析試驗。通過氣相色譜法檢測，得出“經(jīng)檢測，所送檢的土壤中未檢出柴油成分”的結(jié)論。

3 試驗結(jié)果分析及結(jié)論

從現(xiàn)場觀測可以看出(圖2)，試驗場區(qū)的上層土工布均較濕潤，出現(xiàn)油污污染的痕跡，說明油污通過路面結(jié)構(gòu)的裂隙可滲漏至復(fù)合土工膜表面。劃開土工布后，觀察發(fā)現(xiàn)土工膜表面無明顯破損，焊縫處依然保持良好，提拉焊縫感覺依然堅挺。全部移除復(fù)合土工膜露出地基后，可以看出地基呈均勻的濕潤狀態(tài)，側(cè)向翻開沒有潑油污的區(qū)域查看，發(fā)現(xiàn)其呈相同的濕潤狀態(tài)，且取樣前當(dāng)?shù)爻掷m(xù)下小雨2 d，地下水位較高，說明濕潤狀態(tài)有可能為地下水所致，并非油污滲漏現(xiàn)象。同時，氣相色譜法進(jìn)行成份分析也得出“經(jīng)檢測，所送檢的土壤中未檢出柴油成份”的結(jié)論。由此可看出，復(fù)合路面結(jié)構(gòu)中所加入的復(fù)合土工膜可以起到很有效的防滲漏作用。

綜上所述，通過現(xiàn)場觀測及室內(nèi)土樣成份分析，可以看出在石油鉆井工程井場的傳統(tǒng)路面結(jié)構(gòu)中加入復(fù)合土工膜后，可以完全起到防滲漏的作用。在石油工程中使用復(fù)合土工膜防滲的技術(shù)值得深入研究與推廣應(yīng)用。

[1]陸秀君，郭書海，孫清等.石油污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J]. 沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，34(1):63－67

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[3]殷保合.西霞院反調(diào)節(jié)水庫大壩復(fù)合土工膜應(yīng)用實踐[M].鄭州:黃河水利出版社，2010

[4]陳維國.土工膜用于喀斯特庫區(qū)防滲應(yīng)用研究[D].成都:四川大學(xué)，2003

[5]李文國.庫盤大面積土工膜防滲體機(jī)械化施工方法與流水作業(yè)技術(shù)研究[D].烏魯木齊:新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008

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[7]SL/T 231－98聚乙烯(PE)土工膜防滲工程技術(shù)規(guī)范[S]